Neue Einblicke in die Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Einblicke in die Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Erkenntnisse zur Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie enthüllt supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S

1. April 2025

Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Dieser Durchbruch wirft neues Licht darauf, wie diese Verbindungen Strom ohne Widerstand leiten. Die Ergebnisse könnten uns dem lang ersehnten Ziel von Supraleitern bei Raumtemperatur einen Schritt näherbringen – ein Meilenstein in der Physik.

Bereits 2015 berichtete ein Forscherteam, darunter A. P. Drozdov, M. I. Eremets und I. A. Troyan, in der Fachzeitschrift Nature über einen bedeutenden Fortschritt: Sie entdeckten, dass Schwefelwasserstoff (H₃S) bei einem Druck im Megabar-Bereich und einer Temperatur von 203 Kelvin supraleitend wird. Diese Temperatur liegt weit über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff und markiert einen entscheidenden Schritt hin zu praxistauglichen Hochtemperatur-Supraleitern.

Mithilfe der Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie maß das Team die supraleitende Energielücke in H₃S sowie in dessen Deuterium-Äquivalent D₃S. Dabei betrug die Lücke in H₃S etwa 60 Millielektronenvolt (meV), während D₃S eine kleinere Lücke von rund 44 meV aufwies. Dieser Unterschied bestätigt theoretische Vorhersagen, wonach Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Die Entdeckung beweist, dass wasserstoffreiche Verbindungen wie H₃S und Lanthanhydrid (LaH₁₀) bei ungewöhnlich hohen Temperaturen supraleitend werden können. Theoretische Modelle hatten diese Möglichkeit zwar lange nahegelegt, doch fehlte bis dahin der direkte Nachweis.

Die Forscher planen nun, dieselbe Tunneltechnik auf andere Hydrid-Supraleiter anzuwenden, um die entscheidenden Faktoren zu identifizieren, die die kritische Temperatur weiter erhöhen könnten.

Diese Arbeit liefert den ersten konkreten Beweis für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien unter extremen Bedingungen. Die Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Forschungen zu Hochtemperatur-Supraleitern, die die Energieübertragung, magnetische Levitation und das Quantencomputing revolutionieren könnten. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler zusätzliche Hydride untersuchen, um das Verständnis dieses Phänomens zu vertiefen.